DE102013215392A1 - Leistungshalbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Noboru Miyamoto
Naoki Yoshimatsu
Kouichi Ushijima
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Abstract

Ein Leistungshalbleiterelement (1), eine Hochspannungselektrode (2), die elektrisch mit dem Leistungshalbleiterelement (1) verbunden ist, eine Wärmeabstrahlplatte (4), die mit dem Leistungshalbleiterelement (1) verbunden ist und eine Wärmeabstrahleigenschaft hat, ein Kühlelement (6), das mit der Wärmeabstrahlplatte (4) verbunden ist, mit einem Isolierfilm (5) dazwischen gelagert sowie eine Abdichtung (10), die das Leistungshalbleiterelement (1), einen Teil der Hochspannungselektrode (2), die Wärmeabstrahlplatte (4), den Isolierfilm (5) und einen Teil des Kühlelements (6) bedeckt, sind beinhaltet. Das Kühlelement (6) enthält einen Basisabschnitt (7), von dem ein Teil in der Abdichtung (10) eingebettet ist, und ein Kühlbauteil (8), das mit dem Basisabschnitt (7) verbunden ist. Der Basisabschnitt (7) und das Kühlbauteil (8) sind voneinander getrennt und das Kühlbauteil (8) ist an dem Basisabschnitt (7) fixiert, der von der Abdichtung (10) freigelegt ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungshalbleitervorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung und insbesondere auf eine Leistungshalbleitervorrichtung, die in der Lage ist, exzellente Bearbeitbarkeit zu erreichen und ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Im Allgemeinen ist ein Leistungshalbleiterelement, um ein Leistungshalbleiterelement physikalisch und chemisch zu schützen, mit Harz abgedichtet und es ist gemeinsam mit einem Leitungsrahmen, der zur elektrischen Verbindung nach außen dient, einem Draht zum elektrischen Verbinden des Leitungsrahmens und des Halbleiterelements miteinander, und ähnlichem auf einer Kühlvorrichtung angeordnet, um schnell Wärme, die von dem Leistungshalbleiterelement während des Betriebs erzeugt wird, abzustrahlen.
  • Um eine Kühlleistung zu verbessern, wird eine Kühlvorrichtung, die Wärme abstrahlende Rippen in einer Oberfläche hat, die einer Oberfläche gegenüberliegt, auf der ein Leistungshalbleiterelement angeordnet ist, als eine Kühlvorrichtung vorgeschlagen worden. Beispielsweise haben die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-184315 und die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-295808 ein Halbleitermodul gezeigt, das eine Kühlvorrichtung enthält, die Wärme abstrahlende Rippen hat.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In einer herkömmlichen Leistungshalbleitervorrichtung, die eine Kühlvorrichtung enthält, welche Wärme abstrahlende Rippen hat, ist eine Kühlvorrichtung für die Leistungshalbleitervorrichtung jedoch vor einem Harz-Abdichtschritt ausgebildet und ein Zusammenbauschritt, der dem Harz-Abdichtschritt folgt, musste somit mit versehener Kühlvorrichtung durchgeführt werden. Folglich wurde eine Bearbeitung in Schritten, die dem Harz-Abdichtschritt folgen, durch die Wärme abstrahlenden Rippen, die wie Vorsprünge freiliegen, beeinträchtigt. Beispielsweise wird die Handhabbarkeit der Leistungshalbleitervorrichtung in dem Schritt, der einem Harz-Abdichten folgt, durch die Wärme abstrahlenden Rippen, die von der Oberfläche gegenüber der Oberfläche, auf der das Leistungshalbleiterelement angeordnet wird, hervorstehen, reduziert.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die Probleme, die oben beschrieben sind, zu lösen. Eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leistungshalbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, eine verbesserte Bearbeitbarkeit einer Leistungshalbleitervorrichtung und eines Verfahrens zur Herstellung derselben zu erreichen.
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Leistungshalbleiterelement, eine Hochspannungselektrode, die elektrisch mit dem Leistungshalbleiterelement verbunden ist, eine Wärme abstrahlende Platte, die mit dem Leistungshalbleiterelement verbunden ist und eine Wärmeabstrahleigenschaft hat, ein Kühlelement, das mit der Wärmeabstrahlplatte verbunden ist, mit einem Isolierfilm dazwischen gelagert, sowie eine Abdichtung, die das Leistungshalbleiterelement, einen Teil der Hochspannungselektrode, die Wärme abstrahlende Platte, den Isolierfilm und einen Teil des Kühlelements bedeckt. Das Kühlelement enthält einen Basisabschnitt, von dem ein Teil in der Abdichtung eingebettet ist, und ein Kühlbauteil, das mit dem Basisabschnitt verbunden ist. Der Basisabschnitt und das Kühlbauteil sind voneinander getrennt und das Kühlbauteil ist an dem Basisabschnitt befestigt, der von der Abdichtung freigelegt ist.
  • Da die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Basisabschnitt und ein Kühlbauteil aufweist, die voneinander getrennt sind, kann eine Dichtung gebildet werden, um ein Leistungshalbleiterelement zu bedecken, ohne dass das Kühlbauteil an dem Basisabschnitt angebracht ist. Somit kann eine Handhabbarkeit verbessert werden, nachdem die Abdichtung für die Leistungshalbleitervorrichtung ausgebildet ist und eine Bearbeitbarkeit der Leistungshalbleitervorrichtung kann verbessert werden.
  • Die vorhergehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Querschnittansicht einer Leistungshalbleitervorrichtung in einer ersten Ausführungsform.
  • 2 ist eine schematische Querschnittansicht einer Leistungshalbleitervorrichtung in einer zweiten Ausführungsform.
  • 3 ist eine schematische Querschnittansicht einer Leistungshalbleitervorrichtung in einer dritten Ausführungsform.
  • 4 ist eine schematische Querschnittansicht einer Leistungshalbleitevorrichtung in einer vierten Ausführungsform.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung der Leistungshalbleitervorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung der Leistungshalbleitervorrichtung in der vierten Ausführungsform zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Eine Leistungshalbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Leistungshalbleiterelement 1, eine Hochspannungselektrode 2, die elektrisch mit dem Leistungshalbleiterelement 1 verbunden ist, eine Wärme abstrahlende Platte 4, die mit dem Leistungshalbleiterelement 1 verbunden ist und eine hohe Wärmeabstrahleigenschaft hat, ein Kühlelement 6, das mit der Wärme abstrahlenden Platte (Wärmeabstrahlplatte) 4 verbunden ist, mit einem Isolierfilm 5 dazwischen gelagert, sowie eine Abdichtung 10, die das Leistungshalbleiterelement 1, die Wärme abstrahlende Platte 4, den Isolierfilm 5 und einen Teil des Kühlelements 6 bedeckt.
  • Das Leistungshalbleiterelement 1 ist beispielsweise durch einen Halbleiterchip, der ein IGBT (isolierter Gate-Bipolar-Transistor), eine FWD (Freilaufdiode) und ähnliches, implementiert und ist ein Element, das in der Lage ist, einen hohen Strom bei einer hohen Spannung zu steuern. Eine Hauptoberfläche des Leistungshalbleiterelements 1 ist elektrisch mit der Hochspannungselektrode 2, einem Signalterminal 20 oder ähnlichem verbunden. Beispielsweise ist die Hochspannungselektrode 2 elektrisch mit einem Leistungshalbleiterelement 1 über Lot 3 verbunden und das Signalterminal 20 ist elektrisch über einen Draht 19 damit verbunden. Die andere Hauptoberfläche des Leistungshalbleiterelements 1 ist durch die Wärmeabstrahlplatte 4 mit Lot oder ähnlichem (nicht gezeigt) dazwischen gelagert gehalten. Die Hochspannungselektrode 2 ist als beliebige Struktur vorgesehen, die in der Lage ist, eine hohe Spannung an dem Leistungshalbleiterelement 1 anzulegen. Da ein hoher Strom durch die Hochspannungselektrode 2 fließt, ist die Hochspannungselektrode 2 über ein Bolzenbefestigungsmittel mit der Außenseite verbunden. Das heißt, die Hochspannungselektrode 2 enthält ein Durchgangsloch 21, durch das ein Bolzen passieren kann.
  • Die Wärmeabstrahlplatte 4 ist eine Wärmediffusionsplatte zum Zerstreuen von Wärme, die von dem Leistungshalbleiterelement 1 erzeugt wurde, und ist aus einem Material hergestellt, das eine hohe Wärmeabstrahleigenschaft hat. Beispielsweise sollte die Wärmeabstrahlplatte 4 nur aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al) oder ähnlichem bestehen. Eine Oberfläche, die einer Oberfläche gegenüberliegt, auf der das Leistungshalbleiterelement 1 angeordnet ist, ist mit dem Kühlelement 6 verbunden, mit dem Isolierfilm 5 dazwischen gelagert. Der Isolierfilm 5 hat elektrisch isolierende Eigenschaft und er sollte beispielsweise nur aus Epoxidharz oder ähnlichem bestehen.
  • Das Kühlelement 6 enthält einen Basisabschnitt 7 und ein Kühlbauteil 8, die voneinander getrennt sind. Der Basisabschnitt 7 und das Kühlbauteil 8 sind miteinander verbunden, um so das Kühlelement 6 zu bilden. Beispielsweise ist der Basisabschnitt 7 ein plattenförmiges Bauteil, das eine Aussparung 7a hat und das Kühlbauteil 8 ist ein säulenartiges Bauteil, das ausgebildet ist, in die Aussparung 7a zu passen. Ein Material, das eine hohe Wärmeabstrahleigenschaft hat, wird für den Basisabschnitt 7 und das Kühlbauteil 8 herangezogen, wie in dem Fall der Wärmeabstrahlplatte 4 und beispielsweise sollten diese nur aus Kupfer, Aluminium oder ähnlichem bestehen. Der Basisabschnitt 7 und das Kühlbauteil 8 können aus demselben Material oder aus verschiedenen Materialien hergestellt sein.
  • Die Abdichtung 10 dichtet das Leistungshalbleiterelement 1, die Hochspannungselektrode 2, die Wärmeabstrahlplatte 4, den Isolierfilm 5 und das Kühlelement 6 ab. Die Abdichtung 10 hat elektrisch isolierende Eigenschaft und sie sollte beispielsweise nur aus Epoxidharz oder ähnlichem bestehen. Hier sind ein Teil der Hochspannungselektrode 2, ein Teil des Signalterminals 20 und ein Teil des Kühlelements 6 durch die Abdichtung 10 freigelegt. Der Teil des Kühlelements 6, der durch die Abdichtung 10 freigelegt ist, enthält eine Oberfläche des Basisabschnitts 7, die eine Aussparung 7a hat, und das Kühlbauteil 8. Eine Oberfläche des Basisabschnitts 7, die die Aussparung 7a hat, ist vorzugsweise eine Oberfläche, die zu so einem Grad abgeflacht ist, dass die Leistungshalbleitervorrichtung 100 stabil ist, wenn die Leistungshalbleitervorrichtung 100 auf einer flachen Oberfläche mit der Oberfläche und der flachen Oberfläche einander zugewandt platziert wird.
  • Zusätzlich ist das Kühlelement 6 so vorgesehen, dass das Kühlelement 6 und ein Abdeckbauteil 11 miteinander verbunden sind, um dadurch einen Kühler zu bilden. Das heißt, in der Leistungshalbleitervorrichtung 100 in der vorliegenden Ausführungsform breitet sich Wärme, die als ein Resultat des Betriebs des Leistungshalbleiterelements 1 erzeugt wird, effizient hauptsächlich von dem Halbleiterelement zu der Wärmeabstrahlplatte 4, dem Isolierfilm 5 und dem Kühlelement 6 aus und wird zu dem Kühler ausgelassen. Hier ist das Kühlbauteil 8 in einem Bereich vorgesehen, der von dem Basisabschnitt 7 und dem Abdeckbauteil 11 umgeben ist. Der Bereich, der von dem Basisabschnitt 7 und dem Abdeckbauteil 11 umgeben ist, ist vorzugsweise so ausgebildet, dass ein Kühlmittel darin fließen kann. Somit wird Wärme, die sich von dem Leistungshalbleiterelement 1 zu dem Kühlelement 6 ausbreitet, von dem Basisabschnitt 7 und dem Kühlbauteil 8 zu dem Kühlmittel und dem Abdeckbauteil 11 abgestrahlt. Wenigstens entweder der Basisabschnitt 7 oder das Kühlbauteil 8 ist vorzugsweise so gestaltet, dass ein Kontaktbereich mit dem Kühlmittel und dem Abdeckbauteil 11 groß ist. Weiter bevorzugt ist das Kühlbauteil 8 so gestaltet, dass es in Kontakt mit der Oberfläche des Abdeckbauteils 11 ist, die der Aussparung 7a gegenüberliegt. Somit wird Wärme, die sich von dem Leistungshalbleiterelement 1 zu dem Kühlbauteil 8 ausbreitet, zu dem Kühlmittel und dem Abdeckbauteil 11 abgestrahlt.
  • Wenn der Kühler durch Verbinden des Kühlelements 6 und des Abdeckbauteils 11 miteinander gestaltet ist, sind der Basisabschnitt 7 und das Abdeckbauteil 11 aneinander befestigt, beispielsweise durch Befestigen mit einem Bolzen und einer Mutter. In diesem Fall werden Durchgangslöcher 17, 18 in dem Basisabschnitt 7 bzw. dem Abdeckbauteil 11 vorgesehen und die Abdichtung 10 stellt keine Abdichtung über dem Durchgangsloch 17 in dem Basisabschnitt 7 bereit. Eine Mutter ist über dem Durchgangsloch 17 in dem Basisabschnitt 7 angeordnet und ein Bolzen, der von der Seite des Abdeckbauteils 11 durch das Abdeckbauteil 11 in das Durchgangsloch 17 in dem Basisabschnitt 7 eingebracht wird, wird durch die Mutter befestigt, so dass die Leistungshalbleitervorrichtung 100, die den Kühler enthält, gebaut werden kann.
  • Es ist anzumerken, dass, wenn die Leistungshalbleitervorrichtung 100 von oben betrachtet wird, das Durchgangsloch 21 in der Hochspannungselektrode 2, das oben beschrieben ist, so vorgesehen ist, dass es sich nicht mit den Durchgangslöchern 17, 18 in dem Basisabschnitt 7 und dem Abdeckbauteil 11 überschneidet. Insbesondere sind die Durchgangslöcher 17, 18 in entsprechenden Eckabschnitten in einem Fall, in dem eine Geometrie sowohl von Basisabschnitt 7 als auch Abdeckbauteil 11 rechtwinklig ist, vorgesehen. Andererseits sind in einem Fall, in dem eine Mehrzahl an Hochspannungselektroden 2 senkrecht zu einer Seite, die zwischen benachbarten Eckabschnitten liegt, geformt sind, eine Mehrzahl an Durchgangslöchern 21 in der Hochspannungselektrode 2 entlang der Seite vorgesehen.
  • Ein Verfahren zur Herstellung der Leistungshalbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben. Bezug nehmend auf 5 enthält das Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Schritte des Ausbildens der Abdichtung 10, die das Leistungshalbleiterelement 1 und einen Teil des Kühlelements 6, das das Leistungshalbleiterelement 1 (S01) kühlt, bedeckt, und des Anbringens des Kühlbauteils 8 an dem Kühlelement 6, das durch die Abdichtung 10 freigelegt ist (S03).
  • Zunächst wird in dem Schritt (S01) durch Bilden der Abdichtung 10, um das Leistungshalbleiterelement 1 und einen Teil des Kühlelements 6 zu bedecken, die Leistungshalbleitervorrichtung 100, die mit Harz oder ähnlichem abgedichtet ist, während sie mit dem Kühlelement 6 verbunden ist, erhalten. Hier bezieht sich der Teil des Kühlelements 6 auf eine Oberfläche des Basisabschnitts 7 und in dem vorliegenden Schritt (S01) wurde das Kühlbauteil 8 noch nicht mit dem Basisabschnitt 7 verbunden. Zusätzlich zu dem Leistungshalbleiterelement 1 und dem Kühlelement 6 können die Hochleistungselektrode 2, die elektrisch mit dem Leistungshalbleiterelement 1 und dem Signalterminal 20 verbunden ist, die Wärmeabstrahlplatte 4, die mit dem Leistungshalbleiterelement 1 verbunden ist und eine hohe Wärmeabstrahleigenschaft hat, wie auch der Isolierfilm 5, der die Wärmeabstrahlplatte 4 von dem Kühlelement 6 isoliert, abgedichtet werden. Hier sind, wie oben beschrieben, ein Teil der Hochspannungselektrode 2 und eine Oberfläche des Basisabschnitts 2 durch die Abdichtung 10 freigelegt.
  • Dann wird in dem Schritt (S02) ein charakteristischer Test des Leistungshalbleiterelements 1 durchgeführt. In diesem Schritt (S02) werden beispielsweise die elektrischen Eigenschaften und die Zuverlässigkeit des Leistungshalbleiterelements 1 getestet. Hier wurde das Kühlbauteil 8 noch nicht in dem Basisabschnitt 7 der Leistungshalbleitervorrichtung 100 vorgesehen.
  • Dann wird in dem Schritt (S03) das Kühlbauteil 8 an dem Basisabschnitt 7 befestigt, der von der Abdichtung 10 freigelegt ist, um dadurch das Kühlelement 6 zu bilden. Beispielsweise kann in einem Fall, in dem die Aussparung 7a in dem Basisabschnitt 7 auf der Seite, die dem Abdeckbauteil 11 gegenüberliegt, wie oben beschrieben, ausgebildet ist, das Kühlbauteil 8 in die Aussparung 7a eingepasst werden. Hier wird die Kühleinheit 8 in die Aussparung 7a in dem Basisabschnitt 7 so eingepasst, dass sie keine Last auf die Leistungshalbleitervorrichtung 100 ausübt. Insbesondere, da Brechen oder ähnliches in dem Isolierfilm 5 wahrscheinlich ist, wenn ein Druck darauf ausgeübt wird, ist das Kühlbauteil 8 an dem Basisabschnitt 7 befestigt, so dass es keine starken Vibrationen oder ähnliches ausübt. Durch derartiges Ausführen des Schritts (S01) bis zu dem Schritt (S03) oben, ist das Verfahren zur Herstellung der Leistungshalbleitervorrichtung 100 in der vorliegenden Ausführungsform vollständig.
  • Wie oben beschrieben sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da die Leistungshalbleitervorrichtung 100 ein Kühlelement 6 enthält, das aus dem Basisabschnitt 7 und dem Kühlbauteil 8 gebildet ist, die voneinander getrennt sind, der Basisabschnitt 7 und das Kühlbauteil 8 als Kühlelement 6 für die Leistungshalbleitervorrichtung 100 durch einen Prozess, der den Schritt (S01) und den Schritt (S03) in dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 100 enthält, gebildet. Das heißt, nachdem die Leistungshalbleitervorrichtung 100, die den Basisabschnitt 7 enthält, in dem Schritt (S01) abgedichtet ist, kann das Kühlbauteil 8 an einer Oberfläche des Basisabschnitts 7 befestigt werden, die von der Abdichtung 10 freigelegt ist, um dadurch das Kühlelement 6 in dem Schritt (S03) zu bilden. Folglich kann, da eine Oberfläche des Basisabschnitts 7, die von der Abdichtung 10 freigelegt ist, flach ist, bis das Kühlbauteil 8 befestigt wird, die Handhabbarkeit oder ähnliches verbessert werden im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 100. Somit kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Bearbeitbarkeit verbessert werden, nachdem die Leistungshalbleitervorrichtung 100 mit der Abdichtung 10 abgedichtet ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben, auch wenn das Kühlelement 6 aus dem Basisabschnitt 7, der die Aussparung 7a hat, und dem Kühlbauteil 8, das in die Aussparung 7a eingepasst ist, gebildet sein kann, ist das Kühlelement 6 nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann es aus dem plattenförmigen Basisabschnitt 7 und dem Kühlbauteil 8, das mit Haftmittel oder ähnlichem an den Basisabschnitt 7 gebondet wird, gebildet werden. Solange die Eigenschaften der Leistungshalbleitervorrichtung 100 nicht betroffen sind, kann das Kühlelement 6 durch Verbinden des Basisabschnitts 7 und des Kühlbauteils 8 miteinander durch jedes Verfahren gebildet werden.
  • Zusätzlich kann in der vorliegenden Ausführungsform der Isolierfilm 5 und die Abdichtung 10 eine Steifigkeit zu solch einem Grad haben, dass sie sich nicht verformen, wenn der Basisabschnitt 7 und das Kühlbauteil 8 miteinander verbunden werden. Somit kann, selbst wenn eine Kraft auf die Innenseite der Leistungshalbleitervorrichtung 100 durch den Basisabschnitt 7 in dem Schritt (S03) ausgeübt wird, eine Verformung oder eine Beschädigung des Isolierfilms 5 und der Abdichtung 10 unterdrückt werden und ein Austreten von der Wärmeabstrahlplatte 4 und dem Basisabschnitt 7 oder ähnliches kann verhindert werden.
  • Des weiteren ist in der vorliegenden Ausführungsform die Hochspannungselektrode 2 mit der Außenseite durch Befestigen eines Bolzens, wie oben beschrieben, verbunden. Eine Mutter, an der der Bolzen zu dieser Zeit gesichert ist, kann als ein Mutterkasten vorgesehen sein. Insbesondere kann ein Mutterkasten in einem Bereich zwischen der Hochspannungselektrode 2 und dem Basisabschnitt 7 vorgesehen sein. Der Mutterkasten hat einen hohlen Aufbau, enthält eine fixierte Mutter darin und hat auf einer Mutter-Seite eine Öffnung. In diesem Fall wird in dem Schritt (S01) der Mutterkasten mit der Abdichtung 10 abgedichtet, während er in dem Bereich zwischen der Hochspannungselektrode 2 und dem Basisabschnitt 7 angeordnet wird. Somit kann, da die Abdichtung 10 den Mutterkasten darum herum bedeckt, der Bereich zwischen der Hochspannungselektrode 2 und dem Basisabschnitt 7 auch mit der Abdichtung 10 abgedichtet werden. Dadurch ist in dem Schritt (S01) eine Überprüfung, dass die Abdichtung 10 nicht in dem Bereich zwischen der Hochleistungselektrode 2 und dem Basisabschnitt 7 ausgebildet wird, nicht länger nötig, und eine Bearbeitbarkeit einer Leistungshalbleitervorrichtung kann weiter verbessert werden. Hier wird der Bolzen von Seiten der Hochspannungselektrode 2 durch das Durchgangsloch, das in der Hochspannungselektrode 2 und der Öffnung in dem Mutterkasten vorgesehen ist, eingebracht und an der Mutter in dem Mutterkasten befestigt, so dass die Hochspannungselektrode 2 elektrisch mit der Außenseite verbunden werden kann.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung 200 und ein Verfahren zur Herstellung davon gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Obwohl die Leistungshalbleitervorrichtung 200 und das Verfahren zu deren Herstellung gemäß der vorliegenden Ausführungsform grundsätzlich dieselben Merkmale enthält, wie die in der Leistungshalbleitervorrichtung 100 und dem Verfahren zu deren Herstellung gemäß der ersten Ausführungsform, finden sich Unterschiede zu der Leistungshalbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass das Kühlbauteil 8 einen elastischen Abschnitt 8a hat, der Elastizität besitzt. In der vorliegenden Ausführungsform hat das Kühlbauteil 8 an einem Endabschnitt einen Wurzelabschnitt 8c, der in die Aussparung 7a in dem Basisabschnitt 7 eingepasst ist, und an dem anderen Endabschnitt den elastischen Abschnitt 8a und ist so aufgebaut, dass es mit einem Kontaktdruck an dem Abdeckbauteil 11 anstößt. Dadurch kann, selbst in einem Fall, in dem der Abstand zwischen dem Basisabschnitt 7 und dem Abdeckbauteil 11, das dem Basisabschnitt 7 gegenüberliegt, oder eine Länge des Kühlbauteils 8 leicht verändert wird, das Kühlbauteil 8 in Kontakt mit dem Abdeckbauteil 11 sein. Folglich kann ein Effekt, der derselbe ist, wie in der ersten Ausführungsform, erhalten werden und die Leistung im Kühlen der Leistungshalbleitervorrichtung kann verbessert werden.
  • Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform ein Anstoßen an dem Abdeckbauteil 11 durch den elastischen Abschnitt 8a wie oben beschrieben erreicht werden kann, ist das Anstoßen nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der elastische Abschnitt 8a mit einer Abdeckung 8b bedeckt werden, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, und die Abdeckung 8b kann an dem Abdeckbauteil 11 anstoßen. Hier ist die Abdeckung 8b auch mit dem Wurzelabschnitt 8c verbunden, so dass ein Wärmepfad von dem Wurzelabschnitt 8c durch die Abdeckung 8b zu dem Abdeckbauteil 11 gebildet werden kann. Somit kann die Wärmeleitung zu dem Kühlmittel und dem Abdeckbauteil 11 verbessert werden, und eine Kühlleistung des Kühlelements kann verbessert werden. Zusätzlich kann durch Verengen eines Bereichs zwischen benachbarten Kühlbauteilen 8 mittels der Abdeckung 8b das Kühlmittel effizient zwischen den Kühlabschnitten 8 fließen und die Kühlleistung kann verbessert werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung 300 und ein Verfahren zu deren Herstellung dieser gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 3 im Folgenden beschrieben. Obwohl die Leistungshalbleitervorrichtung 300 und das Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß der vorliegenden Ausführungsform grundsätzlich dieselben Merkmale enthält, wie die in der Leistungshalbleitervorrichtung 100 und dem Verfahren zu deren Herstellung gemäß der ersten Ausführungsform, unterscheiden sie sich von der Leistungshalbleitervorrichtung 100 und dem Verfahren zu deren Herstellung gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass das Kühlbauteil ein Metallband 12 enthält. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Metallband 12 mittels Ultraschall an den Basisabschnitt 7 in dem Schritt (S03) gebondet, um einen Raum zu bilden, wo ein Kühlmittel zwischen dem Metallband 12 und dem Basisabschnitt 7 fließen kann. Hier sollen der Isolierfilm 5 und die Abdichtung 10 nur eine Steifigkeit zu solch einem Grad haben, dass sie sich nicht aufgrund von Vibration oder ähnlichem verformen, die durch das Ultraschall-Bonding verursacht wird. Dadurch kann ein Kontaktbereich zwischen dem Kühlbauteil und dem Kühlmittel erhöht werden. Zusätzlich kann ein Material mit hoher Wärmeabstrahlfähigkeit für das Metallband 12 verwendet werden und beispielsweise kann Al verwendet werden. Folglich kann ein Effekt erhalten werden, der derselbe ist wie in der ersten Ausführungsform, und eine Leistung im Kühlen der Leistungshalbleitervorrichtung 300 kann verbessert werden. Das Metallband 12 ist vorzugsweise so vorgesehen, dass es an dem Basisabschnitt 7 an einer Mehrzahl an Orten gebondet ist und es erstreckt sich senkrecht zu einer Richtung, in der das Kühlmittel fließen kann. Somit kann ein Kontaktbereich zwischen dem Metallband 12 und dem Kühlmittel erhöht werden und eine Leistung im Kühlen der Leistungshalbleitervorrichtung 300 kann verbessert werden. Weiter bevorzugt wird das Metallband 12 in Kontakt mit dem Abdeckbauteil 11 vorgesehen. Somit kann ein Kontaktbereich des Metallbands 12 mit dem Kühlmittel und dem Abdeckbauteil 11 erhöht werden und die Leistung im Kühlen der Leistungshalbleitervorrichtung 300 kann weiter verbessert werden.
  • Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform das Kühlbauteil das Metallband 12 wie oben beschrieben enthalten kann, ist das Kühlbauteil nicht darauf beschränkt. Das Kühlbauteil kann einen Metalldraht oder ähnliches enthalten, solange es an dem Basisabschnitt 7 gebondet ist, um einen Raum zwischen dem Metalldraht oder ähnlichem und dem Basisabschnitt 7 zu bilden, in dem ein Kühlmittel fließen kann. Auch dadurch kann ein Kontaktbereich zwischen dem Kühlbauteil und dem Kühlmittel erhöht werden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Obwohl eine Ausführungsform, in der ein Kühlbauteil und ein Basisabschnitt als separate Komponenten ausgebildet sind, in den oben beschriebenen Ausführungsformen diskutiert wurden, wird ein Beispiel in einer Ausführungsform unten beschrieben, in der ein Kühlbauteil und ein Basisabschnitt integral ausgebildet sind.
  • Gemäß der herkömmlichen Technik hat, durch Anbringen einer Leistungshalbleitervorrichtung, die eine Kühlvorrichtung enthält, an einem Kühler, um eine Minderung einer Befestigungskraft über die Zeit zu unterdrücken und einen Größenzuwachs einer Leistungshalbleitervorrichtung zu unterdrücken, die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-184315 ein Halbleitermodul vorgeschlagen, in dem eine Harz-abgedichtete Region beschränkt ist, um nicht einen Bolzenbefestigungsabschnitt abzudichten. Zusätzlich, da ein hoher Strom durch eine Hochspannungselektrode fließt, sollte die Hochspannungselektrode mit einem externen Terminal durch Sichern eines Bolzens und einer Mutter aneinander, verbunden werden. Hier sollte eine Kontrolle erfolgen, dass nicht das Einbringen von Harz in einen Bereich zwischen der Hochspannungselektrode und der Kühlvorrichtung erlaubt wird, wo ein Bolzen-Mutter-Befestigungsabschnitt ausgebildet ist. Eine Bearbeitbarkeit in den Schritten des Harz-Abdichtens einer Leistungshalbleitervorrichtung ist somit erschwert. Eine Leistungshalbleitervorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung in der vorliegenden Ausführungsform werden vorgeschlagen, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen.
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Leistungshalbleiterelement, eine Hochspannungselektrode, die elektrisch mit dem Leistungshalbleiterelement verbunden ist, eine Wärme abstrahlende Platte, die mit dem Leistungshalbleiterelement verbunden ist und eine Wärmeabstrahleigenschaft hat, ein Kühlelement, das mit der Wärmeabstrahlplatte verbunden ist, mit einem Isolierfilm dazwischen gelagert, einen Mutterkasten, der sich in einem Bereich zwischen der Hochspannungselektrode und dem Kühlelement befindet, sowie eine Abdichtung, die das Leistungshalbleiterelement, einen Teil der Hochspannungselektrode, die Wärmeabstrahlplatte, den Isolierfilm, einen Teil des Kühlelements und den Mutterkasten bedeckt, wobei der Mutterkasten eine Mutter enthält und eine Öffnung auf einer Seite hat, wo er in Kontakt mit der Hochspannungselektrode 2 kommt, wobei ein Basisabschnitt des Kühlelements ein Durchgangsloch enthält und die Mutter und die Öffnung über dem Durchgangsloch angeordnet sind.
  • Gemäß der Leistungshalbleitervorrichtung und dem Verfahren zu deren Herstellung in der vorliegenden Ausführungsform ist, da die Abdichtung so ausgebildet ist, dass der Mutterkasten zwischen der Hochspannungselektrode und dem Kühlelement und über dem Durchgangsloch in dem Kühlelement angeordnet ist, eine Kontrolle zum Verhindern des Eindringens von Harz in den Bereich, der sich zwischen der Hochspannungselektrode und dem Kühlelement und dem darüberliegenden Durchgangsloch in dem Kühlelement befindet, unnötig. Folglich kann eine Bearbeitbarkeit einer Leistungshalbleitervorrichtung verbessert werden.
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung 400 und ein Verfahren zu deren Herstellung in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden hier im Folgenden im Spezifischen unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist eine schematische Querschnittansicht einer Leistungshalbleitervorrichtung 400 eines Typs, der einen Mutterkasten 14 hat. Die Leistungshalbleitervorrichtung 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält das Leistungshalbleiterelement 1, die Hochspannungselektrode 2, die elektrisch mit dem Leistungshalbleiterelement 1 verbunden ist, die Wärme abstrahlende Platte 4, die mit dem Leistungshalbleiterelement 1 verbunden ist und eine hohe Wärmeabstrahleigenschaft hat, ein Kühlelement 16, das mit der Wärmeabstrahlplatte 4 verbunden ist, mit dem Isolierfilm 5 dazwischen gelagert, den Mutterkasten 14, der sich in einem Bereich zwischen der Hochspannungselektrode 2 und dem Kühlelement 16 befindet, sowie die Abdichtung 10, die das Leistungshalbleiterelement 1, einen Teil der Hochspannungselektrode 2, die Wärmeabstrahlplatte 4, den Isolierfilm 5, einen Teil des Kühlelements 16 und den Mutterkasten 14 bedeckt, wie oben beschrieben.
  • Das Leistungshalbleiterelement 1 wird beispielsweise durch einen Halbleiterchip, der einen IGBT (isolierter Gate-Bipolar-Transistor), eine FWD (Freilaufdiode) und ähnliches hat, implementiert. Eine Hauptoberfläche des Leistungshalbleiterelements 1 ist elektrisch mit der Hochspannungselektrode 2, dem Signalterminal 20 oder ähnlichem verbunden. Beispielsweise ist die Hochspannungselektrode 2 elektrisch mit dem Leistungshalbleiterelement 1 über Lot oder ähnliches verbunden und das Signalterminal 20 ist durch Drahtbonding oder ähnliches elektrisch damit verbunden. Die andere Hauptoberfläche des Leistungshalbleiterelements 1 wird von der Wärmeabstrahlplatte 4 mittels Lot oder ähnlichem (nicht gezeigt), das dazwischen angelagert ist, gehalten. Die Hochspannungselektrode 2 ist als beliebige Struktur vorgesehen, die in der Lage ist, eine hohe Spannung an dem Leistungshalbleiterelement 1 anzulegen. Da ein hoher Strom durch die Hochspannungselektrode 2 fließt, ist die Hochspannungselektrode 2 mit der Außenseite über ein Bolzenbefestigungsmittel verbunden. Das heißt, die Hochspannungselektrode 2 enthält das Durchgangsloch 21 für einen Bolzen, um dadurch passieren zu können.
  • Die Wärmeabstrahlplatte 4 ist eine Wärmediffusionsplatte zum Ableiten von Wärme, die von dem Leistungshalbleiterelement 1 erzeugt wird und ist aus einem Material hergestellt, das eine hohe Wärmeabstrahleigenschaft hat. Beispielsweise sollte die Wärmeabstrahlplatte 4 nur aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al) oder ähnlichem bestehen. Eine Oberfläche, die einer Oberfläche gegenüberliegt, auf der das Leistungshalbleiterelement 1 angebracht ist, ist mit einem Kühlelement 16 verbunden, mit dem Isolierfilm 5 dazwischen gelagert.
  • Der Isolierfilm 5 hat elektrisch isolierende Eigenschaft und er sollte beispielsweise nur aus Epoxidharz oder ähnlichem bestehen.
  • Das Kühlelement 16 ist so vorgesehen, dass das Kühlelement 16 und das Abdeckbauteil 11 miteinander verbunden sind, um so einen Kühler zu bilden. Das heißt, in der Leistungshalbleitervorrichtung 400 in der vorliegenden Ausführungsform breitet sich Wärme, die als ein Ergebnis des Betreibens des Leistungshalbleiterelements 1 erzeugt wird, effizient hauptsächlich von dem Halbleiterelement zu der Wärmeabstrahlplatte 4, dem Isolierfilm 5 und dem Kühlelement 16 aus und wird abgestrahlt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform enthält das Kühlelement 16 den Basisabschnitt 7 und das Kühlbauteil 8, die ineinander integriert sind. Ein Material, das eine hohe Wärmeabstrahleigenschaft hat, wird für das Kühlelement 16 herangezogen, wie in dem Fall der Wärmeabstrahlplatte 4 und es sollte beispielsweise nur aus Kupfer, Aluminium oder ähnlichem bestehen. Der Basisabschnitt 7 und das Kühlbauteil 8 können aus demselben Material oder aus verschiedenen Materialien hergestellt sein.
  • Des Weiteren wird das Kühlelement 16 so vorgesehen, dass das Kühlelement 16 und das Abdeckbauteil 11 miteinander verbunden sind, um dadurch einen Kühler zu bilden. Das heißt in der Leistungshalbleitervorrichtung 400 in der vorliegenden Ausführungsform breitet sich Wärme, die als ein Ergebnis eines Betreibens des Leistungshalbleiterelements 1 erzeugt wird, effizient hauptsächlich von dem Halbleiterelement zu der Wärmeabstrahlplatte 4, dem Isolierfilm 5 und dem Kühlelement 16 aus und wird zu dem Kühler ausgelassen.
  • Wenn der Kühler durch Verbinden des Kühlelements 16 und des Abdeckbauteils 11 aneinander konstruiert wird, werden beispielsweise die Durchgangslöcher 17, 18 in dem Basisabschnitt 7 bzw. dem Abdeckbauteil 11 vorgesehen und der Basisabschnitt 7 und Abdeckbauteil 11 werden durch Befestigen mit einem Bolzen und einer Mutter aneinander fixiert. Die Leistungshalbleitervorrichtung 400, die den Kühler enthält, kann somit erstellt werden. Es ist zu beachten, dass, wenn die Leistungshalbleitervorrichtung 400 von oben betrachtet wird, das Durchgangsloch 21 in der Hochspannungselektrode 2, die oben beschrieben ist, so vorgesehen ist, dass es sich nicht mit den Durchgangslöchern 17, 18 in dem Basisabschnitt 7 und dem Abdeckbauteil 11 überschneidet. Die Durchgangslöcher 17, 18 sind in entsprechenden Eckabschnitten vorgesehen, in einem Fall, in dem eine Geometrie von sowohl dem Basisabschnitt 7 als auch dem Abdeckbauteil 11 rechtwinklig ist. Andererseits werden in einem Fall, in dem eine Mehrzahl an Hochspannungselektroden 2 senkrecht zu einer Seite ausgebildet werden, die zwischen benachbarten Eckabschnitten liegt, eine Mehrzahl an Durchgangslöchern 21 in der Hochspannungselektrode 2 entlang der Seite vorgesehen.
  • Die Hochspannungselektrode 2 und ein externes Terminal sind miteinander durch Sichern eines Bolzens und einer Mutter 15 miteinander verbunden. Die Mutter 15 wird in solch einem Zustand vorgesehen, dass sie in dem Mutterkasten 14 behaust ist. Der Mutterkasten 14 hat eine hohle Struktur, enthält die fixierte Mutter 15 darin und hat eine Öffnung auf einer Seite der Mutter 15. Der Mutterkasten 14 ist so vorgesehen, dass er sich in dem Bereich zwischen der Hochspannungselektrode 2 und dem Kühlelement 16 (Basisabschnitt 7) befindet und die Öffnung befindet sich unter dem Durchgangsloch 21 in der Hochspannungselektrode 2. Hier bedeckt die Abdeckung 10 den Mutterkasten 14 darum herum mit Ausnahme der Öffnung. Der Bolzen wird von der Seite der Hochspannungselektrode 2 durch das Durchgangsloch 21 in der Hochspannungselektrode 2 und der Öffnung in dem Mutterkasten 14 eingeführt und an der Mutter 15 in dem Mutterkasten 14 so befestigt, dass die Hochspannungselektrode 2 elektrisch mit der Außenseite verbunden werden kann.
  • Die Abdichtung 10 dichtet das Leistungshalbleiterelement 1, die Hochspannungselektrode 2, das Signalterminal 20, die Wärmeabstrahlplatte 4, den Isolierfilm 5, das Kühlelement 16 und den Mutterkasten 14 ab. Die Abdichtung 10 hat elektrisch isolierende Eigenschaft und sollte beispielsweise nur aus Epoxidharz oder ähnlichem bestehen. Hier sind ein Teil der Hochspannungselektrode 2, ein Teil des Signalterminals 20 und ein Teil des Kühlelements 16 durch die Abdichtung 10 freigelegt. Es ist zu bemerken, dass auch in der vorliegenden Ausführungsform die Abdichtung 10 keine Abdichtung über dem Durchgangsloch 17, 18 bereitgestellt. Da die Hochspannungselektrode 2 nicht über dem Durchgangsloch 17, 18 vorgesehen ist, wird eine Bearbeitbarkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 400 nicht beeinträchtigt, selbst in einem Fall, in dem die Abdichtung 10 so ausgebildet wird, dass die Abdichtung 10 keine Abdichtung über dem Durchgangsloch 17, 18 bereitstellt. Andererseits wird in einem Fall des Ausbildens der Abdichtung 10 derart, dass der Bereich zwischen der Hochspannungselektrode 2 und dem Kühlelement 16, wie in 4 gezeigt ist, mit der Abdichtung 10 nicht abgedichtet wird, eine Bearbeitbarkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 400 beeinträchtigt. Daher kann, durch Vorsehen des Mutterkastens 14, wie in 4 gezeigt ist, ein Bedecken mit der Abdichtung 10 erreicht werden, und eine Bearbeitbarkeit kann verbessert werden.
  • Das Verfahren zur Herstellung der Leistungshalbleitervorrichtung 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben. Bezug nehmend auf 6 enthält das Verfahren zur Herstellung der Leistungshalbleitervorrichtung 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Schritte des Vorbereitens des Leistungshalbleiterelements 1, der Elektrode, die elektrisch mit dem Leistungshalbleiterelement 1 verbunden ist und das Durchgangsloch 21 enthält, der Wärmeabstrahlplatte 4, die mit dem Leistungshalbleiterelement 1 verbunden ist und eine hohe Wäremabstrahleigenschaft hat, sowie des Kühlelements 16, das mit der Wärmeabstrahlplatte 4 verbunden ist, mit dem Isolierfilm 5 dazwischen gelagert (S10), Vorbereiten des Mutterkastens 14, der einen hohlen Aufbau hat, die Mutter 15 darin enthält und eine Öffnung hat (S20), sowie Ausbildens der Abdichtung 10, die das Leistungshalbleiterelement 1, einen Teil der Hochspannungselektrode 2, die Wärmeabstrahlplatte 4, den Isolierfilm 5, einen Teil des Kühlelements 16 und den Mutterkasten 14 durch Anordnen des Mutterkastens 14 in einem Bereich zwischen der Hochspannungselektrode 2 und dem Kühlelement 16, derart, dass sich die Öffnung sich unter dem Durchgangsloch in der Hochspannungselektrode 2 befindet, bedeckt (S30).
  • Zunächst wird in dem Schritt (S10) durch Vorbereiten des Leistungshalbleiterelements 1, der Hochspannungselektrode 2, die elektrisch mit dem Leistungshalbleiterelement 1 verbunden ist und das Durchgangsloch 21 enthält, der Wärmeabstrahlplatte 4, die mit dem Leistungshalbleiterelement 1 verbunden ist und eine Wärmeabstrahleigenschaft hat, sowie des Kühlelements 16, das mit der Wärmeabstrahlplatte 4 verbunden ist, mit dem Isolierfilm 5 dazwischen gelagert, die Leistungshalbleitervorrichtung 400, die nicht mit der Abdichtung 10 abgedichtet ist, erhalten, während sie mit dem Kühlelement 16 verbunden ist.
  • Dann, in dem Schritt (S20) wird der Mutterkasten 14 vorbereitet. Der Mutterkasten 14 kann jede Form haben, solange der Mutterkasten einen hohlen Aufbau hat, die Mutter 15 darin enthält und eine Öffnung hat.
  • Dann, in dem Schritt (S30) wird die Abdichtung 10 in der Leistungshalbleitervorrichtung 400 ausgebildet. In diesem Schritt (S30) wird der Mutterkasten 14 in dem Bereich zwischen der Hochspannungselektrode 2 und dem Kühlelement 16 so angeordnet, dass die Öffnung sich über dem Durchgangsloch 17 in dem Basisabschnitt 7 der Leistungshalbleitervorrichtung 400 befindet, so dass die Abdichtung 10 ausgebildet wird, die einen Teil der Hochspannungselektrode 2, die Wärmeabstrahlplatte 4, den Isolierfilm 5, einen Teil des Kühlelements 16 und den Mutterkasten 14 bedeckt. Somit kann die Abdichtung 10 den Mutterkasten 14 dort herum bedecken mit Ausnahme der Öffnung. Dadurch, im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung, die so gestaltet werden musste, dass Harz daran gehindert wird, in den Bereich zwischen der Hochspannungselektrode 2 und dem Kühlelement 16 zu fließen, welches ein Abschnitt ist, der sich unter dem Durchgangsloch in der Hochspannungselektrode 2 befindet, kann die Ausbildung einer Abdichtung 10 erleichtert werden und eine Bearbeitbarkeit kann verbessert werden.
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Vorsehen eines Fixierbauteils zum Verbinden und Fixieren der Hochspannungselektrode 2 und eines externen Terminals miteinander, in dem Bereich zwischen der Hochspannungselektrode 2 und dem Kühlelement 16 eine Abdichtung durchgeführt, nachdem ein im Vorfeld vorbereiteter Mutterkasten 14 positioniert wird, so dass das Fixierbauteil ausgebildet werden kann, ohne dass das Bilden einer Abdichtung 10 eingeschränkt wird. Dadurch kann die Bearbeitbarkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 400 verbessert werden.
  • Auch wenn die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und illustriert wurde, versteht es sich klar, dass dieses nur durch Illustration und nur beispielhaft erfolgt ist und nicht zur Beschränkung herangezogen werden soll, und der Geist der vorliegenden Erfindung anhand der Festsetzungen der beigefügten Ansprüche zu interpretieren ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • JP 2007-184315 [0003, 0037]
    • JP 2009-295808 [0003]

Claims (11)

  1. Leistungshalbleitervorrichtung aufweisend: ein Leistungshalbleiterelement (1); eine Hochspannungselektrode (2), die elektrisch mit dem Leistungshalbleiterelement (1) verbunden ist; eine Wärmeabstrahlplatte (4), die mit dem Leistungshalbleiterelement (1) verbunden ist und eine Wärmeabstrahleigenschaft hat; ein Kühlelement (6), das mit der Wärmeabstrahlplatte (4) verbunden ist, mit einem Isolierfilm (5) dazwischen gelagert; und eine Abdichtung (10), die das Leistungshalbleiterelement (1), einen Teil der Hochspannungselektrode (2), die Wärmeabstrahlplatte (4), den Isolierfilm (5) und einen Teil des Kühlelements (6) bedeckt, wobei das Kühlelement (6) einen Basisabschnitt (7), von dem ein Teil in der Abdichtung (10) eingebettet ist, und ein Kühlbauteil (8) enthält, das mit dem Basisabschnitt (7) verbunden ist, und wobei der Basisabschnitt (7) und das Kühlbauteil (8) voneinander getrennt sind und das Kühlbauteil (8) an dem Basisabschnitt (7) fixiert ist, der von der Abdichtung (10) freigelegt ist.
  2. Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Basisabschnitt (7) eine Aussparung (7a) hat und das Kühlbauteil (8) in die Aussparung (7a) eingepasst ist.
  3. Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Kühlbauteil (8) einen Wurzelabschnitt (8c), der in die Aussparung (7a) eingepasst ist, an seinem einen Endabschnitt und einen elastischen Abschnitt (8a), der eine Elastizität besitzt, an dem anderen Endabschnitt hat, und wobei die Leistungshalbleitervorrichtung ein Abdeckbauteil (11) aufweist, das in Kontakt mit dem elastischen Abschnitt (8a) vorgesehen ist.
  4. Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Kühlbauteil (8) an dem Basisabschnitt (7) so gebondet ist, dass ein Raum zwischen dem Kühlbauteil (8) und dem Basisabschnitt (7) gebildet wird, durch den ein Kühlmittel fließen kann.
  5. Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das Kühlbauteil (8) ein Metallband (12) enthält und das Metallband (12) sich senkrecht zu einer Richtung erstreckt, in der das Kühlmittel fließen kann.
  6. Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Anspruch 5, aufweisend ein Abdeckbauteil (11), das in Kontakt mit dem Kühlbauteil (8) vorgesehen ist.
  7. Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, des Weiteren aufweisend einen Mutterkasten (14) in einem Bereich zwischen der Hochspannungselektrode (2) und dem Kühlelement (6), wobei der Mutterkasten (14) eine Mutter (15) enthält und eine Öffnung hat, wobei sich die Mutter (15) und die Öffnung unter der Hochspannungselektrode (2) befinden, und die Abdichtung (10) den Bereich außer dem Mutterkasten (14) bedeckt.
  8. Leistungshalbleitervorrichtung aufweisend: ein Leistungshalbleiterelement (1); eine Hochspannungselektrode (2), die elektrisch mit dem Leistungshalbeiterelement (1) verbunden ist; eine Wärmeabstrahlplatte (4), die mit dem Leistungshalbleiterelement (1) verbunden ist und eine Wärmeabstrahleigenschaft hat; ein Kühlelement (6), das mit der Wärmeabstrahlplatte (4) verbunden ist, mit einem Isolierfilm (5) dazwischen angeordnet; einen Mutterkasten (14), der in einem Bereich zwischen der Hochspannungselektrode (2) und dem Kühlelement (6) liegt; und eine Abdichtung (10), die das Leistungshalbleiterelement (1), einen Teil der Hochspannungselektrode (2), die Wärmeabstrahlplatte (4), den Isolierfilm (5), einen Teil des Kühlelements (6) und den Mutterkasten (14) bedeckt, wobei die Hochspannungselektrode (2) ein Durchgangsloch (21) enthält, und der Mutterkasten (14) eine Mutter (15) enthält und eine Öffnung auf einer Seite hat, wo er in Kontakt mit der Hochspannungselektrode (2) kommt, wobei sich die Mutter (15) und die Öffnung unter dem Durchgangsloch (21) befinden.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung aufweisend die Schritte: Ausbilden einer Abdichtung (10), die ein Leistungshalbleiterelement (1) und einen Teil eines Kühlelements (6), das das Leistungshalbleiterelement (1) kühlt, bedeckt (S01); und Anbringen eines Kühlbauteils (8) an dem Kühlelement (6), das von der Abdichtung (10) freigelegt ist (S03).
  10. Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei das Leistungshalbleiterelement (1) getestet wird, bevor das Kühlbauteil (8) an dem Kühlelement (6) befestigt wird.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung, die Schritte aufweisend: Vorbereiten eines Leistungshalbleiterelements (1), einer Hochspannungselektrode (2), die elektrisch mit dem Leistungshalbleiterelement (1) verbunden ist und ein Durchgangsloch (21) hat, einer Wärmeabstrahlplatte (4), die mit dem Leistungshalbleiterelement (1) verbunden ist und eine Wärmeabstrahleigenschaft hat, sowie eines Kühlelements (6), das mit der Wärmeabstrahlplatte (4) verbunden ist, mit einem Isolierfilm (5) dazwischen gelagert (S10); Vorbereiten eines Mutterkastens (14), der einen hohlen Aufbau hat, der eine Mutter (15) darin enthält, und eine Öffnung besitzt (S20); und Ausbilden einer Abdichtung (10), die das Leistungshalbleiterelement (1), einen Teil der Hochspannungselektrode (2), die Wärmeabstrahlplatte (4), den Isolierfilm (5), einen Teil des Kühlelements (6) sowie den Mutterkasten (14) bedeckt, durch Anordnen des Mutterkastens (14) in einem Bereich zwischen der Hochspannungselektrode (2) und dem Kühlelement (6), so dass die Öffnung sich unter dem Durchgangsloch (21) befindet, bedeckt (S30).
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